Zeeman etkisi

Zeeman efekti, ismini Hollandalı fizikçi Pieter Zeeman'dan alan; tayf çizgilerinin, bir manyetik alan olması durumunda birden fazla bileşene ayrılması efektidir. Zeeman alt katmanlarının arasındaki mesafe bir manyetik alan fonksiyonu olduğundan, bu efekt manyetik alanı ölçmek için kullanılabilir.

Kadmiyum buharının ışığını inceleyen Zeeman, 1896′da, gaz-manyetik alana konduğu zaman tayftaki çizgilerin bölündü­ğünü gözlemlemiştir. Kuantum teorisine göre atomdaki elektronlar daha düşük enerji düzeylerine geçerken ışık yayınlayarak tayfta görülen çizgileri oluş­turur. Manyetik alanın çizgilerde bölünmeye yol açması­nın nedeni, daha önce tümünün enerjileri aynı olan elektronların, manyetik alanın etkisiyle yönlerine göre farklı enerjiler kazanmalarıdır. Açısal momentumuyla ilişkili yörünge manyetik momentten dolayı 2(l+1) tane dejenere m bileşeninin yarılması olayına Zeeman olayı denir.

Teorik açıklaması

Manyetik bir alan içindeki bir atomun toplam Hamiltonu

${\displaystyle H=H_{0}+V_{M}}$

şeklinde yazılabilir. Burada ${\displaystyle H_{0}}$ etkilenmemiş atom Hamiltonu ve ${\displaystyle V_{M}}$ de manyetik alandan dolayı etkilenmedir:

${\displaystyle V_{M}=-{\vec {\mu }}\cdot {\vec {B}},}$

diye tanımlanır. Burada ${\displaystyle {\vec {\mu }}}$ atomun manyetik momentidir. Manyetik moment elektronik ve nükleer bileşenler içerir, ancak oldukça küçük olduğu için burada önemsenmeyecektir. Bu durumda;

${\displaystyle {\vec {\mu }}\approx -{\frac {\mu _{B}g{\vec {J}}}{\hbar }},}$

yazılabilir. Burada ${\displaystyle \mu _{B}}$ Bohr manyetiğini, ${\displaystyle {\vec {J}}}$ toplam elektronik açısal momentumu ve ${\displaystyle g}$ Landé Faktörünü tanımlar.

Kaynakça

Tarihi

• Condon, E. U. (1935). The Theory of Atomic Spectra. Cambridge University Press. ISBN 0-521-09209-4. (Chapter 16 provides a comprehensive treatment, as of 1935.)
• Zeeman, P. (1897). "On the influence of Magnetism on the Nature of the Light emitted by a Substance". Phil. Mag. Cilt 43. s. 226.
• Zeeman, P. (1897). "Doubles and triplets in the spectrum produced by external magnetic forces". Phil. Mag. Cilt 44. s. 55.
• Zeeman, P. (11 Şubat 1897). "The Effect of Magnetisation on the Nature of Light Emitted by a Substance". Nature. Cilt 55. s. 347. doi:10.1038/055347a0. 4 Temmuz 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Temmuz 2009.

Modern

• Forman, Paul (1970). "Alfred Landé and the anomalous Zeeman Effect, 1919-1921". Historical Studies in the Physical Sciences. Cilt 2. ss. 153-261.
• Griffiths, David J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X.
• Liboff, Richard L. (2002). Introductory Quantum Mechanics. Addison-Wesley. ISBN 0-8053-8714-5.
• Sobelman, Igor I. (2006). Theory of Atomic Spectra. Alpha Science. ISBN 1-84265-203-6.